[發(fā)明專利]一種光纖環(huán)精密化繞制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611061557.1
• 申請日: 2016-11-23
• 公開（公告）號: CN108088466B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 畢聰志;楊紀(jì)剛;李麗坤;徐廣海;孫國飛;郭偉郡;張麗哲
• 申請（專利權(quán)）人: 北京自動化控制設(shè)備研究所
• 主分類號: G01C25/00
• 分類號: G01C25/00;G01C19/72
• 代理公司: 核工業(yè)專利中心 11007
• 代理人: 張檑

1.一種光纖環(huán)精密化繞制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、確定光纖的長度和光纖環(huán)的結(jié)構(gòu)

根據(jù)光纖陀螺的使用精度，確定光纖的長度和光纖環(huán)的結(jié)構(gòu)，所述結(jié)構(gòu)

參數(shù)包括光纖環(huán)的平均直徑D，計(jì)算公式如下式：

式中：RWC為隨機(jī)游走系數(shù)，表征光纖陀螺精度；c為真空中的光速；e為電子電量；λ為光源的波長，由外部給出；R為光電探測器響應(yīng)度，由外部給出；L為光纖長度；D為光纖環(huán)平均直徑；P₀為到達(dá)探測器的光功率，取決于光源輸出光功率和光路損耗；為偏置相位；

由式可見，要減小光纖陀螺的隨機(jī)游走系數(shù)，技術(shù)途徑為增加光纖長度L以及增大光纖環(huán)直徑D；

步驟2、繞線工裝加工

根據(jù)光纖環(huán)的結(jié)構(gòu)尺寸加工繞線工裝，所述繞線工裝具有圓筒狀的纏繞芯軸，和設(shè)置于纏繞芯軸兩端的夾板，所述夾板為圓形板，纏繞芯軸的軸線過兩圓形夾板的圓心，兩圓形板的直徑大于纏繞芯軸的直徑；光纖在纏繞芯軸上纏繞，工裝加工的精度需要小于10μm，以此保證工裝配合安裝后的誤差滿足繞線要求，光纖環(huán)的高度即為兩側(cè)夾板之間的距離，精度控制到10μm量級；

步驟3、選擇適用的保偏光纖

根據(jù)精度、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和可靠性的要求，確定適合的保偏光纖外徑；

根據(jù)光纖的長度要求，進(jìn)行光纖環(huán)的層數(shù)和層內(nèi)匝數(shù)確定；由于光纖環(huán)必須采用四極對稱纏繞方法進(jìn)行繞制，因此，光纖環(huán)層數(shù)必須保證是4的倍數(shù)；確定匝數(shù)時(shí)，應(yīng)考慮保偏光纖匝間空隙，使得相鄰兩匝保偏光纖之間留有適當(dāng)?shù)目障叮欣谔嵘罄m(xù)的光纖環(huán)灌封和固化效果，保偏光纖匝間空隙為光纖外徑的5％-7％，根據(jù)光纖的長度、層數(shù)和保偏光纖匝間空隙最終確定光纖環(huán)的匝數(shù)；

步驟4、單模光纖繞制

選擇的單模光纖外徑比保偏光纖外徑大5％-7％，根據(jù)保偏光纖的外徑定制特殊外徑的單模光纖；在正式纏繞保偏光纖前，在光纖環(huán)的最內(nèi)層纏繞一層單模光纖，一方面延緩?fù)獠康沫h(huán)境因素干擾，另一方面為保偏光纖纏繞提供理想的纏繞基底；

底層單模光纖在繞制時(shí)，最開始的一匝緊貼一側(cè)的夾板繞制，相鄰的兩匝單模光纖之間緊密排布，沒有間隙，通過這種纏繞方式，使得相鄰的三匝單模光纖所形成的凹槽的中心之間的距離固定；底層單模光纖在繞制結(jié)束處的該匝光纖圈與另一個(gè)夾板之間相距半個(gè)單模光纖直徑的距離，便于上層的保偏光纖繞制到該側(cè)邊緣時(shí)，能夠緊貼夾板該側(cè)的夾板；

步驟5、保偏光纖繞制

在底層的單模光纖之上進(jìn)行保偏光纖繞制，每一層的保偏光纖在繞制時(shí)，最開始的一匝緊貼一側(cè)的夾板繞制，每匝保偏光纖落在底層相鄰兩匝單模光纖所形成的凹槽內(nèi)，繞完一匝后，在特定角度區(qū)域內(nèi)，進(jìn)行越匝，過渡到下一匝光纖繞制，同樣落在兩匝單模光纖之間的凹槽中間，如此重復(fù)操作，完成整層光纖繞制；每一層保偏光纖繞制結(jié)束處的該匝光纖圈均與另一側(cè)的夾板相距半個(gè)保偏光纖直徑的距離，從而保證該層以及后續(xù)保偏光纖層能夠以固定匝數(shù)繞制；

依照上述方法繞制每一層的保偏光纖，直到繞制完所有的保偏光纖層，使得所有的保偏光纖層在空間中構(gòu)成四極對稱結(jié)構(gòu)；

步驟5中所述越匝的特定角度區(qū)域?yàn)楸驹哑鹗祭@制點(diǎn)和相鄰下一匝起始繞制點(diǎn)的連線同本匝所在環(huán)形面的夾角內(nèi)的區(qū)域，該夾角為5°。